[发明专利]一种实时在线的空间飞行器壳体受撞击度与撞击定位测量系统

权利要求书

1.本发明公开了一种实时在线的空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位测量系统，该系统基于分布式光纤传感器测量应力应变技术和空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位技术；该系统包括光纤布拉格传感器系统、光信号解调系统、空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位计算系统；空间飞行器(空间站)壳体内铺设分布式光纤布拉格光栅传感器系统，当空间飞行器(空间站)壳体受到外部撞击发生应力应变后，撞击点的周围形变导致光纤布拉格光栅传感器的监测光波的中心波长产生变化，光信号解调系统把监测光波的中心波长变化值转换为撞击点周围三个传感器(或更多)位置的应力应变，并且输入进空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位计算系统中，进而确定空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击位置。

2.按照权利要求1所述的一种实时在线的空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位测量系统，其特征在于所述分布式光纤传感器系统包括宽带光源、可调滤波器、布拉格光栅阵列、光纤连接装置、波分复用装置、波长接收与分析装置；宽带光源经可调滤波器滤波后，通过光纤连接装置传输到光纤布拉格光栅阵列进行应力应变感应，感应后的光信号依次传输到光纤连接装置、波分复用装置、波长接收和分析装置。

3.按照权利要求1或2所述的一种实时在线的空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位测量系统，其特征在于所述宽带光源为宽带激光光源或宽带发光二极管光源；所述可调滤波器为可调光纤光栅滤波器或法布里-玻罗可调谐滤波器或声/光可调谐滤波器或阵列波导光栅可调滤波器或液晶体可调谐滤波器或电/光可调谐滤波器或光纤布拉格光纤可调谐滤波器或基于半导体或激光器结构的可调滤波器；所述光纤连接装置为光纤连接器或光纤适配器或光纤对接器；所述波分复用装置为光栅波分复用器或密集波分复用器或光纤标准波分复用耦合器或中继型波分复用器或薄膜滤波型波分复用器或粗波分复用器；所述波长接收和分析装置为多光波长计或光纤光栅传感系统或光谱分析仪。

4.按照权利要求1所述的一种实时在线的空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位测量系统，其特征在于所述光纤布拉格光栅阵列布置在空间飞行器(空间站)壳体内侧，并且与被测点紧密相贴。每一个具有固有中心波长的光纤布拉格光栅位置代表一个在空间飞行器(空间站)壳体上的被测位置。当空间飞行器(空间站)壳体上的被测位置发生了弹性形变或者塑性形变时，该点的光纤布拉格光栅反射回波光信号的波长发生变化。波长变化量实时对应空间飞行器(空间站)壳体形变状态。

5.按照权利要求1所述的一种实时在线的空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位测量系统，其特征在于通过实验标定后确定波长变化量与空间飞行器(空间站)壳体应力应变值大小的对应关系，当空间飞行器(空间站)壳体外部某点受到撞击后，撞击点的周围形变造成光纤布拉格光栅传感器的监测光波中心波长的变化，通过光信号解调系统得到撞击点周围三个传感器(或更多)位置的应力应变。例如固有中心波长分别为λ₁、λ₂、λ₃的三个光纤布拉格光栅FBG1，FBG2，FBG3，在第i次测量中的波长改变量分别为Δλ(i)₁，Δλ(i)₂，Δλ(i)₃，可以得到三个权重系数δ(i)₁＝Δλ(i)₁/λ₁，δ(i)₂＝Δλ(i)₂/λ₂，δ(i)₃＝Δλ(i)₃/λ₃。在同一次撞击测量中(第i次撞击)，权重系数越大代表撞击点距离该测量点越近。

6.按照权利要求1所述的一种实时在线的空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击定位测量系统，其特征在于通过分析权重系数δ(i)₁，δ(i)₂，δ(i)₃(或更多)，可以得到撞击点距离三个(或更多)光纤布拉格光栅的位置和撞击度大小，从而实现了空间飞行器(空间站)壳体受撞击度与撞击部位定位。